Dynamika funkčních změn proteinů STAT u stabilizovaných buněčných linií karcinomu prsu.

Proteiny multigenové rodiny STAT (Signal Transducers and Activators of Transcription), které zprostředkovávají přenos externích signálů (polypeptidové hormony, cytokiny a růstové faktory) z povrchu buňky do jádra, hrají důležitou roli v regulačních procesech provázejících diferenciaci a vývoj mnohobuněčného organismu [5;10]. Tyto transkripční faktory se nacházejí v cytoplazmě v inaktivním stavu jako monomery. Po vazbě ligandu na příslušný receptor umístěný v membráně buňky dochází k fosforylaci monomerních STATů na konzervovaném tyrozinovém zbytku prostřednictvím cytoplazmatického konce receptoru a tyrozinkináz rodiny JAK (Janus Kinase). Fosforylované STAT proteiny tvoří homodimery nebo heterodimery (aktivní forma), které jsou translokovány do buněčného jádra. Zde interagují s promotory příslušných responzivních genů a společně s dalšími transkripčními faktory modulují jejich expresi. Dosud bylo u savců identifikováno sedm strukturně i funkčně odlišných členů rodiny STAT (STAT 1, 2, 3, 4, 5A, 5B a 6) [2;5].
Intenzivní výzkum signalizace zprostředkované kaskádou JAK/STAT naznačuje, že poruchy na různých úrovních této dráhy mohou dramaticky ovlivnit základní procesy probíhající v buňce, přispět k jejímu malignímu zvratu nebo pozměnit vnímavost buňky na imunoterapeutickou léčbu [4;5]. Funkční dysregulace STAT proteinů byly pozorovány u různých typů malignit včetně rakoviny prsu [2;6]. Například, u vzorků lidských prsních karcinomů byla detekována zvýšená fosforylace a/nebo DNA vazebná aktivita proteinů STAT 1, STAT 3 a STAT 5 [1;7;13;14]. Zvýšená hladina fosforylace STAT 3 byla také pozorována u několika buněčných linií karcinomu mléčné žlázy.
Námi prezentovaná studie byla zaměřena na analýzu funkčních změn proteinů STAT 1 a STAT 3 v souvislosti s aktivací signální dráhy JAK/STAT působením interferonu alfa a gama (IFN-á a IFN-ă) u stabilizovaných buněčných linií karcinomu mléčné žlázy. Dosud je k dispozici jen málo prací, které se zabývají problematikou JAK/STAT signalizace po stimulaci buněk interferony. Sledovali jsme fosforylaci STAT 1 a STAT 3 na konzervovaném tyrozinu a serinu, neboť je známo, že aktivita těchto STATů je dána stupněm fosforylace obou jmenovaných aminokyselin [8]. Western blot analýza proteinu STAT 1 u linie MCF-7 a MDA-MB-231 ukázala, že celkové množství proteinu se nemění ani se vzrůstající koncentrací, ani s dobou působení IFN. V kontrolních buňkách, které nebyly inkubovány s IFN, nebyl detekován STAT 1 fosforylovaný na tyrozinovém zbytku. K indukci fosforylace na tyrozinu došlo již 15 minut po kontaktu s IFN, po 4 hodinách však množství fosforylované formy mírně klesalo. Serinový zbytek proteinu STAT 1 byl vysoce fosforylován v kontrolních i interferony ovlivněných buňkách. Je zajímavé, že u dříve analyzovaných linií lidského maligního melanomu byla pozorována nízká bazální hladina fosforylovaného serinu a částečná inducibilita jeho fosforylace po přídavku IFN [11]. Celkové množství proteinu STAT 3 v obou buněčných liniích zůstalo konstantní, stejně jak tomu bylo u proteinu STAT 1. Na rozdíl od proteinu STAT 1 jsme detekovali konstantní a vysokou hladinu fosforylace na serinu i tyrozinu bez ohledu na použitou koncentraci a dobu působení IFN. Tento výsledek inspiruje k zamyšlení, zda by se nemohlo jednat o jednu z možných příčin či důsledků maligní přeměny buněk [3].
Závěrem lze říci, že bližší analýza signální kaskády JAK/STAT včetně jejích modifikací může do budoucna nabídnout nový
úhel pohledu na vznik, vývoj a léčbu lidských malignit in vivo.

Práce byla podporována grantovými projekty IGA MZ ČR NR8341-3/2005, AV ČR KJB502070601 a GA ČR 301/06/0912..

Literatura

1. Berclaz, G., Altermatt, H. J., Rohrbach, V., Siragusa, A., Dreher, E., & Smith, P. D. (2001) Int J Oncol 19, 1155-60.
   
2. Bowman, T., Garcia, R., Turkson, J., & Jove, R. (2000) Oncogene 19, 2474-88.
   
3. Bromberg, J. (2000) Breast Cancer Res 2, 86-90.
   
4. Bromberg, J. (2002) J Clin Invest 109, 1139-42.
   
5. Calo, V., Migliavacca, M., Bazan, V., Macaluso, M., Buscemi, M., Gebbia, N., & Russo, A. (2003) J Cell Physiol 197, 157- 68.
   
6. Clevenger, C. V. (2004) Am J Pathol 165, 1449-60.
   
7. Cotarla, I., Ren, S., Zhang, Y., Gehan, E., Singh, B., & Furth, P. A. (2004) Int J Cancer 108, 665-71.
   
8. Decker, T. & Kovarik, P. (2000) Oncogene 19, 2628-37.
   
9. Garcia, R., Bowman, T. L., Niu, G., Yu, H., Minton, S., Muro-Cacho, C. A., Cox, C. E., Falcone, R., Fairclough, R. et al (2001) Oncogene 20, 2499-513.
   
10. Kisseleva, T., Bhattacharya, S., Braunstein, J., & Schindler, C. W. (2002) Gene 285, 1-24.
    
11. Kovarik, J., Boudny, V., Kocak, I., Lauerova, L., Fait, V., & Vagundova, M. (2003) Int J Mol Med 12, 335-40.
    
12. Li, L. & Shaw, P. E. (2002) J Biol Chem 277, 17397-405.
    
13. Nevalainen, M. T., Xie, J., Torhorst, J., Bubendorf, L., Haas, P., Kononen, J., Sauter, G., & Rui, H. (2004) J Clin Oncol 22, 2053-60.
    
14. Widschwendter, A., Tonko-Geymayer, S., Welte, T., Daxenbichler, G., Marth, C., & Doppler, W. (2002) Clin Cancer Res 8, 3065-74.